JP2004193319A - トロイダルコイル内蔵配線回路板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トロイダル型のインダクタをビルドアップ法にて形成することにより、ＥＭＩ対応のインダクタ内蔵の高密度配線回路板を提供することを目的とする。
【解決手段】絶縁基材１１の両面に第１配線層２１ａ及び第１配線層２１ｂが形成された回路基板２０を作製し、絶縁基材１１の一方の面に絶縁層４１を介してトロイダイルコイル用の下部コイルパターン２２ａ及び第２配線層２２ｂを、絶縁基材１１の他方の面にランド２２ｃを形成した回路基板４０を作製する。回路基板４０の一方の面のトロイダイルコイル用の下部コイルパターン２２ａ上に磁性体層５１及び上層コイルパターン２４ａを形成し、下層コイルパターン２２ａと上層コイルパターン２４ａがフィルドビア２５にて電気的に接続されたトロイダルコイル５０を有する５層のトロイダルコイル内蔵配線回路板１００を得る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージ用配線回路板に関し、特に、ビルドアップ工法にて形成されたトロイダルコイル内蔵の配線回路板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、高密度化、高性能化が進んでいる中で、そこに用いられる配線回路板も小型化、高密度化、高速化の要求が高まっており、それらの要求を満たした配線回路板が求められている。
配線回路板は、回路基板（内層基板）とプリプレグシートを積層して、配線パターン、スルーホールを形成して多層プリント配線板を形成していく方式から、回路基板上に絶縁層、配線層を交互に積み上げていくビルドアップ方式の配線回路板へと移行しつつある。
【０００３】
さらに、配線回路板には半導体チップ、抵抗素子、キャパシタ、インダクタ等の部品を表面実装し、配線回路板の小型化、高密度化対応を図っている。
しかしながら、表面実装だけでは限界があり、更なる部品実装密度の向上が求められ、抵抗素子、キャパシタ、インダクタ等の部品を内蔵した部品内蔵配線回路板の開発が進められている。
【０００４】
配線回路板にインダクタを形成する場合、コイルの形状としてはスパイラル型、磁性体層を挟むように長方形の導線パターンを形成するソレノイド型、ロの字型にコイルを形成したトロイダル型が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来のスパイラル型やソレノイド型のインダクタを用いた場合、これらのインダクタにより生成される磁力線の磁路は開磁路となり、大きなインダクタンス値のインダクタを得ることが困難であった。
さらに、漏れ磁場が大きくなることにより周辺の素子に与えるＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が問題であった。これを解決する方法としてトロイダル型が考えられるが、従来の製法はコイルを形成した印刷配線基板と、インダクタ部品を貼り合わせるもので、形状がコンパクトにならず、実装密度の向上に制限があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４０６２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑み考案されたものであり、トロイダル型のインダクタをビルドアップ法にてコンパクトに形成することにより、ＥＭＩ対応のインダクタ内蔵の高密度配線回路板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、ビルドアップ工法にて絶縁層及び配線層が所定層数形成されたインダクタ内蔵の配線回路板であって、前記インダクタが磁性体層の両面に形成された上下のコイルパターンをビア接続して形成されたトロイダルコイルからなることを特徴とするトロイダルコイル内蔵配線回路板としたものである。
【０００８】
また、請求項２においては、少なくとも以下の工程を備えていることを特徴とするトロイダルコイル内蔵配線回路板の製造方法としたものである。
（ａ）絶縁基材１１の両面に第１配線層２１ａ及び第１配線層２１ｂが形成された回路基板２０を作製する工程。
（ｂ）回路基板２０の両面に絶縁層４１を形成し、絶縁層４１の所定位置にビア用孔４２を形成する工程。
（ｃ）絶縁層４１上に導体層２２を、ビア用孔４２にフィルドビア２３を形成する工程。
（ｄ）導体層２２をパターニング処理して、回路基板２０の一方の面に絶縁層４１を介してトロイダルコイル用の下層コイルパターン２２ａ及び第２配線層２２ｂを、他方の面に絶縁層４１を介してランド２２ｃが形成された回路基板４０を作製する工程。
（ｅ）回路基板４０の一方の面のトロイダルコイル用の下層コイルパターン２２ａ上に磁性体層５１を形成する工程。
（ｆ）磁性体層５１の所定位置にビア用孔５２を形成する工程。
（ｇ）磁性体層５１上に導体層２４を、ビア用孔５２にフィルドビア２５を形成する工程。
（ｈ）導体層２４をパターニング処理して、トロイダルコイル用の上層コイルパターン２４ａ及び端子電極２４ｂを形成し、下層コイルパターン２２ａと上層コイルパターン２４ａがフィルドビア２５にて電気的に接続されたトロイダルコイル５０を形成する工程。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき説明する。
図１（ａ）に、本発明のトロイダルコイル内蔵配線回路板の一例を示す斜視図を、図１（ｂ）に、図１（ａ）の斜視図をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図をそれぞれ示す。
本発明のトロイダルコイル内蔵配線回路板は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、絶縁基材１１上にビルドアップ法により絶縁層を介して配線層が、磁性体層を介してトロイダルコイルが形成されたインダクタ内蔵の配線回路基板であって、ＥＭＩ対応のインダクタ内蔵の高密度配線回路板を実現したもので、高密度半導体パッケージ対応のトロイダルコイル内蔵配線回路板を提供するものである。
【００１０】
本発明のトロイダルコイル内蔵配線回路板の作製法について説明する。
図２（ａ）〜（ｆ）及び図３（ｇ）〜（ｋ）に本発明のトロイダルコイル内蔵配線回路板の製造方法における製造工程の一例を示す。
まず、絶縁基材１１の両面に銅箔からなる導体層２１が形成された両面銅貼り積層板（図２（ａ）参照）の導体層２１上にドライフィルムを貼り合わせる等の方法で感光層（レジスト）を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行ってレジストパターン３１及びレジストパターン３２を形成する（図２（ｂ）参照）。
【００１１】
次に、レジストパターン３１及びレジストパターン３２をマスクにして、導体層２１をエッチング処理し、レジストパターン３１及びレジストパターン３２を専用の剥離液で除去して、絶縁基材１１の両面に第１配線層２１ａ及び第１配線層２１ｂが形成された回路基板２０を作製する（図２（ｃ）参照）。
ここで、回路基板２０は、両面に配線層が形成された両面配線板の事例について説明したが、配線層数には特に限定されるものではなく、任意の層数の回路基板が適用できる。
【００１２】
次に、回路基板２０の両面に樹脂フィルム等を貼付するか、樹脂溶液をスクリーン印刷するかの方法で、絶縁層４１を形成し、絶縁層４１の所定位置にレーザー加工等によりビア用孔４２を形成する（図２（ｄ）参照）。
【００１３】
次に、絶縁層４１上及びビア用孔４２内を粗化処理、触媒核付与及び活性化処理した後、無電解銅めっき等により絶縁層４１上及びビア用孔４２内にめっき下地層（特に、図示せず）を形成し、めっき下地層をカソードにして電解銅めっきを行い、絶縁層４１上に所定厚の導体層２２を、ビア用孔４２内にフィルドビア２３を形成する（図２（ｅ）参照）。
【００１４】
次に、絶縁基材１１の両面の導体層２２上にドライフィルムを貼り合わせる等の方法で感光層（レジスト）を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行ってレジストパターン３３及びレジストパターン３４を形成する（図２（ｆ）参照）。
【００１５】
次に、レジストパターン３３及びレジストパターン３４をマスクにして、導体層２２をエッチング処理し、レジストパターン３３及びレジストパターン３４を専用の剥離液で除去して、絶縁基材１１の一方の面にトロイダイルコイル用の下部コイルパターン２２ａ及び第２配線層２２ｂを、絶縁基材１１の他方の面にランド２２ｃを形成して、回路基板４０を作製する（図３（ｇ）参照）。
ここで、トロイダイルコイル用の下部コイルパターン２２ａ及び第２配線層２２ｂはフィルドビア２３にて第１配線層２１ａと、ランド２２ｃはフィルドビア２３にて第１配線層２１ｂと電気的に接続される。
【００１６】
次に、回路基板４０の一方の面のトロイダイルコイル用の下部コイルパターン２２ａ上に磁性体層５１を形成する（図３（ｈ）参照）。
ここで、磁性体層５１は、高抵抗の絶縁性基材を用いることにより、絶縁層兼用の磁性体層とすることができ、磁性体層上に配線層、磁性体層内にフィルドビアを形成することができる。
ここでは、全面に磁性体層を形成した事例で説明しているが、磁性体層はリング状、角状等の部分的に形成する方法でも良く、特に限定されるものではない。
要は、コイル部内に磁性体層が充填された状態であればよい
【００１７】
また、磁性体層５１の形成方法としては、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｇ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎフェライト、希土類系超微粒子及び平板状金属磁性粉体等からなる磁性粉体を樹脂溶液に混合して磁性体ペーストを作製し、スクリーン印刷等の方法で全面もしくは所定の形状に磁性体塗膜を形成し、乾燥硬化して磁性体層とする方法、または、磁性体薄板（パーマロイ、センダストなど）を絶縁フィルムで挟み込んだ磁性体を所定形状に加工して、加熱、圧着等で貼付して磁性体層とする方法がある。
【００１８】
次に、磁性体層５１の所定位置にレーザー加工等によりビア用孔５２を形成する（図３（ｉ）参照）。
次に、磁性体層５１上及びビア用孔５２内を粗化処理、触媒核付与及び活性化処理した後、無電解銅めっき等により磁性体層５１上及びビア用孔５２内にめっき下地層（特に、図示せず）を形成し、めっき下地層をカソードにして電解銅めっきを行い、磁性体層５１上に所定厚の導体層２４を、ビア用孔５２内にフィルドビア２５を形成する（図３（ｊ）参照）。
【００１９】
次に、導体層２４をパターニング処理して、絶縁基材１１の一方の面の磁性体層５１上にトロイダイルコイル用の上層コイルパターン２４ａ及び端子電極２４ｂを形成し、トロイダイルコイル用の下層コイルパターン２２ａと上層コイルパターン２４ａが磁性体層５１を介してフィルドビア２５にて電気的に接続されたトロイダルコイル５０を有する５層のトロイダルコイル内蔵配線回路板１００を得る。
【００２０】
さらに、必要に応じて絶縁層、配線層を所定層数形成することにより、多層のトロイダルコイル内蔵配線回路板を得ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
上記したように、ビルドアップ工法によりインダクタを配線回路板に内蔵することにより、実装密度を向上させたＥＭＩ対応のトロイダルコイル内蔵配線回路板及び半導体パッケージを提供できる。
また、ビルドアップ工法により配線層、部品を形成していくため、部品の配置の自由度が向上し、効率的な配線回路板作製が可能になる。
さらに、高抵抗の絶縁性磁性材を用いて絶縁層兼用の磁性体層を形成することにより、高密度のトロイダルコイル内蔵配線回路板を容易に作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明のトロイダルコイル内蔵配線回路板の一例を示す斜視図である。
（ｂ）は、（ａ）の斜視図をＡ−Ａ’線で切断した模式構成断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のトロイダルコイル内蔵配線回路板の製造方法における製造工程の一部を示す模式構成断面図である。
【図３】（ｇ）〜（ｋ）は、本発明のトロイダルコイル内蔵配線回路板の製造方法における製造工程の一部を示す模式構成断面図である。
【符号の説明】
１１……絶縁基材
２０、４０……回路基板
２１……導体層
２１ａ、２１ｂ……第１配線層
２２、２４……導体層
２２ａ……トロイダルコイル用の下層コイルパターン
２２ｂ……第２配線層
２２ｃ……ランド
２３、２５……フィルドビア
２４ａ……トロイダルコイル用の上層コイルパターン
２４ｂ……端子電極
３１、３２……レジストパターン
４１……絶縁層
４２、５２……ビア用孔
５０……トロイダルコイル
５１……磁性体層
１００……トロイダルコイル内蔵配線回路板

Claims (2)

1. ビルドアップ工法にて絶縁層及び配線層が所定層数形成されたインダクタ内蔵の配線回路板であって、前記インダクタが磁性体層の両面に形成された上下層のコイルパターンをビア接続して形成されたトロイダルコイルからなることを特徴とするトロイダルコイル内蔵配線回路板。
2. 少なくとも以下の工程を備えていることを特徴とするトロイダルコイル内蔵配線回路板の製造方法。
   （ａ）絶縁基材（１１）の両面に第１配線層（２１ａ）及び第１配線層（２１ｂ）が形成された回路基板（２０）を作製する工程。
   （ｂ）回路基板（２０）の両面に絶縁層（４１）を形成し、絶縁層（４１）の所定位置にビア用孔（４２）を形成する工程。
   （ｃ）絶縁層（４１）上に導体層（２２）を、ビア用孔（４２）にフィルドビア（２３）を形成する工程。
   （ｄ）導体層（２２）をパターニング処理して、回路基板（２０）の一方の面に絶縁層（４１）を介してトロイダルコイル用の下層コイルパターン（２２ａ）及び第２配線層（２２ｂ）を、他方の面に絶縁層（４１）を介してランド（２２ｃ）が形成された回路基板（４０）を作製する工程。
   （ｅ）回路基板（４０）の一方の面のトロイダルコイル用の下層コイルパターン（２２ａ）上に磁性体層（５１）を形成する工程。
   （ｆ）磁性体層（５１）の所定位置にビア用孔（５２）を形成する工程。
   （ｇ）磁性体層（５１）上に導体層（２４）を、ビア用孔（５２）にフィルドビア（２５）を形成する工程。
   （ｈ）導体層（２４）をパターニング処理して、トロイダルコイル用の上層コイルパターン（２４ａ）及び端子電極（２４ｂ）を形成し、下層コイルパターン（２２ａ）と上層コイルパターン（２４ａ）がフィルドビア（２５）にて電気的に接続されたトロイダルコイル（５０）を形成する工程。

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